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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.18.2013.tde-23092013-085713
Documento
Autor
Nombre completo
Rodolfo Cesar Real de Abreu
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2013
Director
Tribunal
Durigan, Giselda (Presidente)
Espindola, Evaldo Luiz Gaeta
Santos, Flavio Antonio Maës dos
Scarano, Fabio Rubio
Zakia, Maria José Brito
Título en portugués
Ecologia e controle da invasão de Pinus elliottii no campo cerrado
Palabras clave en portugués
Biodiversidade de plantas
Ecologia de invasões
Erradicação
Estação Ecológica de Santa Bárbara
Invasão biológica
Resumen en portugués
Os impactos negativos que as espécies invasoras causam aos ecossistemas naturais ou seminaturais são noticiados há pelo menos seis décadas em diferentes partes do mundo. Diversos estudos têm sido realizados visando diagnosticar o processo de invasão, conhecer a ecologia das espécies invasoras e gerar subsídios para o manejo, controle ou erradicação daquelas que causam problemas. No Brasil, a invasão de ecossistemas naturais começou a ser estudada recentemente e muito conhecimento ainda precisa ser gerado para basear a tomada de decisões sobre o problema. Este estudo teve por objetivo descrever o processo de invasão do Cerrado por Pinus elliottii e buscar técnicas de manejo viáveis ecológica e economicamente para o controle da invasora. O estudo foi realizado na Estação Ecológica de Santa Bárbara, no munícipio de Águas de Santa Bárbara, São Paulo, em duas frentes de pesquisa: uma para estudar a ecologia da espécie invasora, e a outra para verificar qual seria a técnica de controle mais vantajosa ecológica e economicamente. O estudo de ecologia baseou-se na amostragem de cinco blocos de 10 parcelas, cada uma com área de 10 x 10 m, para o estudo de plantas nativas com altura a partir de 50 cm e, dentro de cada parcela, cinco subparcelas de 1 x 1 m para o estudo de plantas com altura inferior a 50 cm. Em cada bloco as parcelas foram instaladas de forma que todo o gradiente de invasão por P. elliottii (desde 0 até 100% invadido) fosse contemplado. A densidade e a riqueza de espécies vegetais, agrupadas quanto à forma de vida, foram analisadas como variáveis resposta ao processo de invasão. Nessas parcelas foram caracterizadas, como variáveis explanatórias, a área basal da espécie invasora, a profundidade da camada de acículas e a abertura de dossel, que poderiam explicar as perdas de diversidade. O experimento de manejo foi realizado em uma área de 70 x 50 m, subdividida em 35 parcelas de 10 x 10 m. Sete tratamentos de erradicação (com cinco réplicas) foram testados, correspondendo a diferentes técnicas de manejo, que foram aplicadas isoladas ou combinadas. As técnicas de controle incluíram o corte raso com motosserra, a injeção de herbicida nos troncos e a aplicação de queimada prescrita. Após a aplicação dos tratamentos, a vegetação espontânea de cerrado foi monitorada por dois anos e comparados os tratamentos, utilizando-se a densidade e a riqueza de plantas nativas em regeneração como indicadores ecológicos de sucesso das técnicas. A viabilidade econômica foi analisada com base em todos os custos envolvidos em cada técnica, discutidos mediante a estimativa do custo do controle precoce da invasão. A pesquisa como um todo possibilitou a descrição, em detalhes, do processo de invasão, assim como a quantificação das perdas de diversidade e identificação dos filtros ecológicos envolvidos no processo. O estudo ecológico mostrou que a espessa camada de acículas depositada pela árvores invasoras quando a invasão se adensa é o principal fator responsável pelo desaparecimento de gramíneas, ciperáceas e indivíduos herbáceos, ou seja, quanto mais acículas depositadas no solo, maior a perda dessas formas de vida. Já o fechamento do dossel provocado pela entrada das árvores invasoras no ambiente savânico prejudicou especialmente os arbustos, fazendo com que desaparecessem em ambientes mais sombreados. Não foi notada nenhuma influência das variáveis estudadas sobre espécies arbóreas em regeneração na comunidade invadida. No experimento de manejo, diversos tratamentos foram economicamente viáveis, especialmente quando se prevê a comercialização da lenha das árvores invasoras. Isto porque a receita gerada com a venda da madeira pode cobrir os custos de manejo. Além da viabilidade econômica, ao longo dos dois anos de acompanhamento, o tratamento que combinou corte raso com queima das acículas foi o mais indicado, pois cobriu os custos de erradicação e, dentre os tratamentos testados, foi o que apresentou a melhor regeneração natural da vegetação nativa de cerrado. No entanto, a restauração passiva (regeneração natural) do ecossistema densamente invadido após a erradicação é um processo extremamente lento, de modo que os dois anos de estudo levam a crer que intervenções de restauração por meio de plantio serão necessárias para acelerar o processo. Com esta pesquisa, portanto, foi possível compreender os fatores e processos que levam à perda de biodiversidade decorrente da invasão por Pinus elliottii e, também, assegurar que é possível a erradicação da espécie invasora. Mas a restauração das áreas densamente invadidas ainda é um obstáculo a ser vencido. Os custos ecológicos e econômicos envolvidos na solução do problema são elevados, mas podem ser minimizados caso seja realizado o controle precoce da invasão.
Título en inglés
Ecology of invasion and management of slash pine in a Brazilian savanna
Palabras clave en inglés
Biological invasion
Eradication
Invasion ecology
Plant biodiversity
Santa Bárbara Ecological Station
Resumen en inglés
Damages caused by invasive species in natural or semi-natural environments have been noticed for at least six decades in different parts of the world. Meanwhile around the world several studies aim to diagnose the invasion process, the ecology of invasive species and to generate knowledge about management, control, or eradication of these species. In Brazil, the studies about invasive species started recently and a lot of research is still needed to support the decision-making, and consequently strengthen the connections between scientists and decision makers. This work aims to describe the invasion process of slash pine in the Cerrado and seek for management solutions to deal with the invasion problem. The study took place at the Santa Bárbara Ecological Station, a reserve located at Águas de Santa Barbara municipality, São Paulo state. Two distinct types of research were performed: the first one focused on the study of the invasion ecology of slash pine, and the second aiming to seek for the ecologically and economically most viable management technique to remove the invasive species from this ecosystem. The ecological study was based on sampling of native plants taller than 50 cm, taken from five blocks of 10 plots (plot area = 10 x 10 m). To study the plants smaller than 50 cm height, samples were taken from five 1 x 1 m subplots placed inside each plot. In each block, the plots were placed with the aim of contemplating the whole range of invasion gradient (0% to 100% of invaded area) by P. elliottii. Native plant species were grouped according to their life form, and their density and richness were considered as response variables to the invasion process. In this plots, the basal area of the invasive species, pine needles depth and canopy openness were considered as the explanatory variables, as the oscillations of these variables could justify biodiversity losses. The management experiment was performed in a 70 x 50 m area, divided in 35 plots (10 x 10 m). Seven eradication treatments (with five replicates) were established according to different management techniques applied together or isolated. The control techniques included clear-cut with chainsaw, herbicide injection inside the trunks and prescribed burning. After the application of the treatments, the spontaneous recovery of the grassland vegetation was monitored, and the density and richness of native species were used as indicators of the ecological success of the management techniques. The economical viability was analyzed based on all the costs related to each one of the techniques and compared to an initial invasion control. In general, this work described in details the invasion process at the Cerrado vegetation, quantified biodiversity losses and identified the ecological filters in the invasion process. The increase of the pine needle layer thickness is the main driver of the disappearance of grasses, sedges and forbs. The canopy closure caused by the invasive trees in the open savanna environment was responsible for the decrease of shrubs. None of the explanatory variables influenced the native tree species under regeneration. The management experiment pointed several treatments as economically viable, especially when the timber of the invasive species can be commercialized and, thus, the profits obtained from the sold timber can cover the costs regarding the eradication procedure. In addition to the economical viability, over two years of monitoring the native vegetation, the best treatment was the one that combined clearcut and prescribed fire. Under this combination of treatments, the spontaneous regeneration of native vegetation had the best performance, and the eradication costs could be covered.. Meanwhile, the passive restoration (natural regeneration) from a densely invaded ecosystem is an extremely slow process. Therefore, after two years of research, it seems reasonable to assume that interfering in the restoration process through plantation is necessary in order to speed up the vegetation recovery. In this work, thus, it was possible to understand the factors and process that cause biodiversity losses promoted by slash pine (Pinus elliottii) invasion in the Cerrado, and also to ensure that the eradication of this invasive species is possible in this type of ecosystem. Nevertheless, the restoration of heavily invaded areas is still an issue. The ecological and economic costs related to this problem are high but can be reduced when the early control of the invasion is performed.
 
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Fecha de Publicación
2013-10-02
 
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